(57)【要約】      （修正有）【課題】  プロセスパラメータ制御が容易で、セルサイズの微細化に伴って生じるレンズずれなどによる色・輝度シェーディング不良に対するマージンを広くする事ができる固体撮像装置及びその製造方法及び、これを用いた例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ及びカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供する。【解決手段】  フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により、平坦化膜５をカラーフィルタの各色領域毎に所望の深さだけエッチングして段差を設ける。その上にカラーフィルタの各色層１３ａ〜１３ｃを形成することによって、各色層１３ａ〜１３ｃの最適膜厚を保持しつつ、カラーフィルタの上部表面を揃えて平坦化することができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光部を有する固体撮像素子が形成された半導体基板上に下地層さらに、該受光部のそれぞれに対応するようにカラーフィルタの各色層が設けられ、該下地層には、該各色層の所定層厚に応じた段差が設けられて、該各色層の表面が面一になっている固体撮像装置。
【請求項２】
前記各色層の所定層厚はそれぞれ、色毎の最適厚みである請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記下地層はアクリル材で構成されている請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記カラーフィルタの各色層の上方には、該各色層毎にそれぞれ対応するようにマイクロレンズが設けている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記固体撮像素子の各受光部と前記カラーフィルタの各色層との間に層内マイクロレンズが設けられている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
複数の受光部を有する固体撮像素子が形成された半導体基板上に平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、
該平坦化膜に対して、カラーフィルタの各色層に対応する領域をそれぞれ該各色層毎に必要な深さだけエッチングして段差を形成するエッチング工程と、
該平坦化膜に設けられた段差上に、該段差毎に対応する該各色層を形成してその表面を面一にするカラーフィルタ形成工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記平坦化膜のエッチング深さを、色毎の最適厚みに応じて設定する請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記エッチング工程は、前記平坦化膜上にフォトリソグラフィー技術により所望の領域を開口させたフォトレジストマスクを形成して、該フォトレジストマスクを用いて該平坦化膜のエッチングを行って前記段差を形成する請求項６または７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記平坦化膜をアクリル材により形成する請求項６〜８のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記各色層は、前記受光部のそれぞれに対応するように形成する請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記カラーフィルタ形成工程後に前記カラーフィルタ上部に、前記受光部のそれぞれに対応するようにマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程を更に有する請求項１または１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
前記平坦化膜形成工程前に、前記受光部のそれぞれに対応するように層内マイクロレンズを形成する層内マイクロレンズ形成工程を更に有する請求項１、１０および１１のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置と、
該固体撮像装置からの出力画像信号を表示用に信号処理する信号処理部と、
該信号処理部で信号処理された画像信号に基づいて表示可能とする表示部とを有する電子情報機器。
【請求項１４】
請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置と、
該固体撮像装置からの出力画像信号を記憶用に信号処理する信号処理部と、
該信号処理部で信号処理された画像信号を記憶可能とする記憶部とを有する電子情報機器。
【請求項１５】
請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置と、
該固体撮像装置からの出力画像信号を通信用に信号処理する信号処理部と、
該信号処理部で信号処理された画像信号を通信可能とする通信部とを有する電子情報機器。
【請求項１６】
請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置と、
該固体撮像装置からの出力画像信号を信号処理する信号処理部と、
該信号処理部で信号処理された画像信号に基づいて表示可能とする表示部と、
該信号処理部で信号処理された画像信号を記憶可能とする記憶部と、
該信号処理部で信号処理された画像信号を通信可能とする通信部とを有する電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサとして用いられ、カラー化された固体撮像装置およびその製造方法および、これを用いた例えばデジタルカメラ、ビデオカメラおよびカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像装置をカラー化するために、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの固体撮像素子が形成された半導体基板上に直接カラーフィルタを形成する方法が主流となってきている。また、セルサイズの微細化に伴って、カラーフィルタの上部にマイクロレンズを形成して受光部に集光させる構成も採用されている。
【０００３】
以下に、従来の固体撮像装置およびその製造方法として、図６（ａ）〜図６（ｃ）の層内マイクロレンズ形成工程、図７（ｄ）および図７（ｅ）の平坦化膜形成工程、図８（ｆ）〜図８（ｈ）のカラーフィルタ形成工程、図９（ｉ）〜図９（ｋ）のマイクロレンズ形成工程について詳細に説明する。
【０００４】
図６（ａ）〜図９（ｋ）は、従来の固体撮像装置の各製造工程を説明するための要部断面図であり、ここではＣＣＤを例示している。
【０００５】
図６（ａ）に示すように、ウェハ基板１上にウェハ基板１上に、ゲート絶縁膜であるＳｉＯ２膜２を介して、トランジスタチャネル領域を構成するポリシリコン膜３ａさらにゲート電極のＡｌ膜３ｂが形成された固体撮像素子（ＣＣＤ）を形成する。ウェハ基板１には光照射により信号電荷を生成するために図示しない複数の受光領域（画素部；光電変換部）がマトリクス状に設けられており、この受光領域から信号電荷を転送するために、この受光領域の周囲には、ＳｉＯ２膜２からなるゲート絶縁膜を介してトランジスタチャネル領域さらにその上にゲート電極が設けられてトランジスタ３が構成されている。
【０００６】
このトランジスタ３が設けられた基板全面にマイクロレンズ材料を塗布して、図６（ｂ）の層内マイクロレンズフォト工程に示すようにフォトリソグラフィー技術により所望の領域を残してエッチングを行い、図６（ｃ）の層内マイクロレンズメルト工程に示すようにマイクロレンズ材料を溶融させて外周縁部を丸くすることにより複数の層内マイクロレンズ４を形成する。この層内マイクロレンズ４は、必要に応じて形成されるものであり、各受光領域（光電変換部）に光を集光させるために凸レンズ形状とされ、各受光領域の位置に対応してそれぞれ設けられている。
【０００７】
次に、図７（ｄ）のアクリル材塗布工程に示すように、層内マイクロレンズ４上のウェハ全面にアクリル材５ａを塗布し、図７（ｅ）のアクリル材表面平坦化工程に示すように、アクリル材５ａの表面を平坦化して平坦化膜５を形成する。このとき、必要に応じて平坦化膜５をエッチバックしてもよい。
【０００８】
さらに、この平坦化膜５上にカラーフィルタ材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により必要な領域のみに色層を残す。このカラーフィルタフォト工程を、カラーフィルタの各色層毎に繰り返す。
【０００９】
即ち、まず、平坦化膜５上に１色目のカラーフィルタ材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により１色目の色層形成領域のみに色層を残し、他の領域は現像除去することにより、図８（ｆ）に示すように、１色目の色層６ａを形成する。次に、２色目のカラーフィルター材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により２色目の色層形成領域のみに色層を残し、他の領域は現像除去することにより、図８（ｇ）に示すように、２色目の色層６ｂを形成する。さらに、３色目のカラーフィルター材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により３色目の色層形成領域に色層を残すことにより、図８（ｈ）に示すように、３色目の色層６ｃを形成する。
【００１０】
さらに、図９（ｉ）に示すように、カラーフィルタの各色層６ａ〜６ｃ上の全面にアクリル材を塗布し、このアクリル材の表面を平坦化して保護膜７を形成する。このとき、必要に応じて保護膜７をエッチバックしてもよい。
【００１１】
さらに、この保護膜７上にマイクロレンズ材料を塗布して、図９（ｊ）のマイクロレンズフォト工程に示すようにフォトリソグラフィー技術により所望の領域を残してエッチングを行い、図９（ｋ）のマイクロレンズメルト工程に示すようにマイクロレンズ材料を溶融させて外周縁部を丸くすることによりカラーフィルタの各色層６ａ〜６ｃ上方に各マイクロレンズ８をそれぞれ形成する。このマイクロレンズ８は、受光領域に光を集光するために凸レンズ形状とされ、各色層６ａ〜６ｃにそれぞれ対応して形成されている。
【００１２】
上記カラーフィルタの各色層６ａ〜６ｃは、色により最適な膜厚を有しているが、従来の固体撮像装置の製造方法では、カラーフィルタの各色層６ａ〜６ｃの下部が平坦化されているため、カラーフィルタの各色層６ａ〜６ｃの上部表面が面一に揃わず、各色領域によって上部表面が凹凸状態となる。
【００１３】
このため、画素サイズ（受光領域のサイズ）が微小化するにつれて、カラーフィルタの各色層６ａ〜６ｃとその上部に設けられたマイクロレンズ８との位置関係が理想的なものからずれた場合に、マイクロレンズ８を通過した光が各受光領域上に集光される過程で、隣接する画素部（受光領域）のカラーフィルタの一部に光が通過する確率が大きくなって、色の混色（色シェーディング）不良の原因になることが考えられる。
【００１４】
そこで、例えば特許文献１には、隣接する画素部間で光の混入を防ぐために、表面が凹凸な基板に透明高分子樹脂を回転塗布し、元の表面の凹部のみに透明高分子樹脂膜を残すことにより表面を平坦化させ、その上に染色層、中間層、染色層を形成する方法が開示されている。
【００１５】
例えば特許文献２には、特定色のカラーフィルタの各色層を選択的に形成した後、このカラーフィルタの各色層が形成されていない領域に、カラーフィルタの各色層の表面と略同位置の表面高さとなるように段差低減層を形成し、その上に別色の色層を選択的に形成する方法が開示されている。
【００１６】
これらの方法によれば、厚みが均一なカラーフィルタの各色層を形成して、カラーフィルタの各色層の厚み差に起因するライン分光差を抑えることができる。
【特許文献１】特開平４−２３３２７３号公報
【特許文献２】特開平１１−３４０４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述したように、上記従来の固体撮像装置の製造方法では、カラーフィルタが色により最適膜厚を有しており、かつ、カラーフィルタの各色層６ａ〜６ｃの下地が平坦化されているため、カラーフィルタの各色層６ａ〜６ｃの上部表面が揃わず、色領域によって凹凸となるため、色シェーディング不良が生じる虞がある。
【００１８】
上記特許文献１および特許文献２に開示されている従来技術では、色の混色（色シェーディング）を防ぐために、カラーフィルタの各色層を同一高さに形成するのではなく、２層、３層と積層してカラーフィルタ層を形成しており、本発明とは目的が類似しているものの、その構造が根本的に異なっている。
【００１９】
また、各画素部の微細化に伴って、斜め入射光の集光に関して、半導体基板−マイクロレンズ間の距離が小さい方がより有利になることが知られている。これは、半導体基板−マイクロレンズ間の距離が小さいほど、各入射角度に対する斜め入射光の基板上の集光点のずれが小さくなるためである。
【００２０】
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に開示されている従来技術では、カラーフィルタの各色層が２層以上の積層構造で形成されているため、半導体基板−マイクロレンズ間の距離が大きくなり、画素領域両端部の画素部に対しては集光が充分でなくなり、画素領域中央部の画素部との集光率の比率である輝度シェーディングの劣化が懸念される。
【００２１】
さらに、特許文献１および特許文献２に開示されている従来技術のように、カラーフィルタが積層構造では、各層の膜厚や線幅を制御する必要があり、単層とした方がプロセスパラメータの制御が容易である。
【００２２】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、プロセスパラメータ制御が容易で、セルサイズの微細化に伴って生じるレンズずれなどによる色・輝度シェーディング不良に対するマージンを広くすることができる固体撮像装置およびその製造方法および、これを用いた例えばデジタルカメラ、ビデオカメラおよびカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の固体撮像装置は、複数の受光部を有する固体撮像素子が形成された半導体基板上に下地層さらに、該受光部のそれぞれに対応するようにカラーフィルタの各色層が設けられ、該下地層には、該各色層の所定層厚に応じた段差が設けられて、該各色層の表面が面一になっており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】
また、好ましくは、本発明の固体撮像装置における各色層の所定層厚はそれぞれ、色毎の最適厚みである。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における下地層はアクリル材で構成されている。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置におけるカラーフィルタの各色層の上方には、該各色層毎にそれぞれ対応するようにマイクロレンズが設けている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における固体撮像素子の各受光部と前記カラーフィルタの各色層との間に層内マイクロレンズが設けられている。
【００２８】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、複数の受光部を有する固体撮像素子が形成された半導体基板上に平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、該平坦化膜に対して、カラーフィルタの各色層に対応する領域をそれぞれ該各色層毎に必要な深さだけエッチングして段差を形成するエッチング工程と、該平坦化膜に設けられた段差上に、該段差毎に対応する該各色層を形成してその表面を面一にするカラーフィルタ形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
また、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における平坦化膜のエッチング深さを、色毎の最適厚みに応じて設定する。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるエッチング工程は、前記平坦化膜上にフォトリソグラフィー技術により所望の領域を開口させたフォトレジストマスクを形成して、該フォトレジストマスクを用いて該平坦化膜のエッチングを行って前記段差を形成する。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における平坦化膜をアクリル材により形成する。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における各色層は、前記受光部のそれぞれに対応するように形成する。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるカラーフィルタ形成工程後に前記カラーフィルタ上部に、前記受光部のそれぞれに対応するようにマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程を更に有する。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における平坦化膜形成工程前に、前記受光部のそれぞれに対応するように層内マイクロレンズを形成する層内マイクロレンズ形成工程を更に有する。
【００３５】
本発明の固体撮像装置は、本発明の上記固体撮像装置と、該固体撮像装置からの出力画像信号を表示用に信号処理する信号処理部と、該信号処理部で信号処理された画像信号に基づいて表示可能とする表示部とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
本発明の固体撮像装置は、本発明の上記固体撮像装置と、該固体撮像装置からの出力画像信号を記憶用に信号処理する信号処理部と、該信号処理部で信号処理された画像信号を記憶可能とする記憶部とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３７】
本発明の固体撮像装置は、本発明の上記固体撮像装置と、該固体撮像装置からの出力画像信号を通信用に信号処理する信号処理部と、該信号処理部で信号処理された画像信号を通信可能とする通信部とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３８】
本発明の固体撮像装置は、本発明の上記固体撮像装置と、該固体撮像装置からの出力画像信号を信号処理する信号処理部と、該信号処理部で信号処理された画像信号に基づいて表示可能とする表示部と、該信号処理部で信号処理された画像信号を記憶可能とする記憶部と、該信号処理部で信号処理された画像信号を通信可能とする通信部とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３９】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００４０】
本発明にあっては、複数の受光部を有する固体撮像素子が形成された半導体基板上に下地層さらに、この受光部のそれぞれに対応するようにカラーフィルタの各色層が設けられ、この下地層には、カラーフィルタの各色層の所定層厚に応じた段差が設けられて、これらの各色層の表面が面一になっている。
【００４１】
即ち、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により、平坦化膜をカラーフィルタの各色に対応する領域毎に所望の深さだけエッチングして段差を設ける。その上に対応するカラーフィルタの各色層を形成することによって、各色層の最適膜厚を確保しつつ、カラーフィルタの上部表面を面一に揃えることが可能となる。
【００４２】
各画素部のセルサイズの微細化が進んで、マイクロレンズの位置ずれなどが生じても、レンズを通過した光が集光される過程で、隣接する画素部（受光領域）間でカラーフィルタの上部表面が揃っているため、色シェーディング不良に対するマージンが広がり、色層は最適膜厚が保持されているため、画素特性を安定化させることが可能となる。
【００４３】
さらに、カラーフィルタを単層構造とすることができるため、カラーフィルタを積層構造とした特許文献１および特許文献２と比べて、半導体基板−マイクロレンズ間の距離を短くして、画素領域両端部の画素に対して充分集光させると共に、画素領域中央部の画素との集光率の比率である輝度シェーディングの劣化を防ぐことが可能となる。さらに、カラーフィルタを積層構造とした特許文献１および特許文献２に比べて、各層の膜厚や線幅を制御する必要がなくなり、プロセスパラメータの制御がより容易なものとなる。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように、本発明によれば、平坦化膜をカラーフィルタの各色層に対応する領域毎に所望の深さだけ段差を設け、その上に対応するカラーフィルタの各色層を形成することによって、各色層の最適膜厚を保持しつつ、カラーフィルタの上部表面を面一に揃えて平坦化することができる。
【００４５】
これによって、画素部のセルサイズの微細化が進んで、マイクロレンズの位置ずれなどが多少生じても、レンズを通過した光が集光される過程で、隣接する画素部のカラーフィルタを通過する可能性が低くなり、色シェーディング不良に対するマージンを広げることができる。
【００４６】
また、各カラーフィルタの色層は、最適膜厚が保持されているため、各色に対する要求値を満たして、画素特性を安定化させることができる。一般的に、撮像装置の色目特性は、カラーフィルタの膜厚が大きく影響するが、撮像装置の機種とカラーフィルタの種類(色層/製品)により、要求されるカラーフィルタの厚さは異なり変動する。本発明では、安定して該当機種に要求される最適な膜厚を保持できるため、画素特性(色目)も安定化させることができる。この色層の最適膜厚は、最適な色の濃さが得られる膜厚である。膜厚が厚いほど色が濃くなる。
【００４７】
さらに、カラーフィルタを単層構造とするため、カラーフィルタを積層構造とした従来技術に比べて、半導体基板−マイクロレンズ間の距離を短くできて、画素領域両端部の画素に対して充分集光させると共に、画素領域中央部の画素との集光率の比率である輝度シェーディングの劣化を防ぐことができる。この場合に、各色層の膜厚や線幅を制御する必要がなくなり、プロセスパラメータの制御をより容易に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下に、本発明の固体撮像装置およびその製造工程の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４９】
図１（ａ）〜図５（ｎ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を説明するための要部断面図であり、ここではＣＣＤに３色のカラーフィルタを設けた例を示している。
【００５０】
図１（ａ）に示すように、ウェハ基板１上に、ゲート絶縁膜であるＳｉＯ２膜２を介して、トランジスタチャネル領域を構成するポリシリコン膜３ａさらにゲート電極のＡｌ膜３ｂが形成された固体撮像素子（ＣＣＤ）の前半工程を完了する。ウェハ基板１には光照射により信号電荷を生成するために図示しない複数の受光領域（画素部；光電変換部）がマトリクス状に設けられており、この受光領域から信号電荷を転送するために、この受光領域の周囲には、ＳｉＯ２膜２からなるゲート絶縁膜を介してトランジスタチャネル領域さらにその上にゲート電極が設けられてトランジスタ３が構成されている。
【００５１】
このトランジスタ３が設けられた基板全面にマイクロレンズ材料を塗布して、図１（ｂ）の層内マイクロレンズフォト工程に示すようにフォトリソグラフィー技術により所望の領域を残してエッチングを行い、図１（ｃ）の層内マイクロレンズメルト工程に示すようにマイクロレンズ材料を溶融させることにより周りを丸くして層内マイクロレンズ４を形成する。この層内マイクロレンズ４は、必要に応じて形成されるものであり、受光領域に光を集光するために凸レンズ形状とされている。この層内マイクロレンズ４は各受光領域に対応して設けられ、トランジスタ３の間に設けられている。
【００５２】
さらに、図２（ｄ）のアクリル材塗布工程に示すように、基板全面にアクリル材５ａを塗布し、図２（ｅ）のアクリル材表面平坦化工程に示すように、アクリル材５ａの表面を平坦化して平坦化膜５を形成する。このとき、必要に応じて平坦化膜５をエッチバックしてもよい。ここまでは、図６および図７に示す従来の固体撮像装置の各製造工程と同様に行うことができる。
【００５３】
次に、平坦化膜５をカラーフィルタの各色に対応する領域毎に所望の深さだけエッチングして平坦化膜５に段差を設ける。
【００５４】
即ち、まず、アクリル材表面平坦化工程後の基板前面にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いてフォトリソグラフィー技術により所望の領域のフォトレジストを現像除去することにより、図３（ｆ）のレジストフォト工程に示すように、１色目の色層形成領域１２ａを開口させたフォトレジストマスク１１ａを形成する。図３（ｇ）のエッチング工程に示すように、フォトレジストマスク１１ａを除去した開口領域（色層形成領域１２ａ）の平坦化膜５を所望の深さだけエッチングして平坦化膜５ａとした後に、フォトレジストマスク１１ａを剥離除去する。さらに、このエッチング工程後の基板全面にフォトレジストを塗布し、上記フォトマスクとはパターンの異なる別のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィー技術により所望の領域のフォトレジストを現像除去することにより、図３（ｈ）のレジストフォト工程に示すように、２色目の色層形成領域１２ｂを開口させたフォトレジストマスク１１ｂを形成する。さらに、図３（ｉ）のエッチング工程に示すように、フォトレジストマスク１１ｂの開口領域（色層形成領域１２ｂ）の平坦化膜５ａを、２色目に対応する所望の深さだけエッチングした後に、フォトレジストマスク１１ｂを剥離除去する。
【００５５】
次に、１色目の色層形成領域１２ａおよび２色目の色層形成領域１２ｂ、それ以外の領域に対応した各段差上にそれぞれ、カラーフィルタの各色層１３ａ〜１３ｃをそれぞれ形成する。
【００５６】
即ち、まず、その各段差上に１色目のカラーフィルタ材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により１色目の色層形成領域１２ａのみに色層を残し、他の領域のカラーフィルタ材料は現像除去することにより、図４（ｊ）に示すように１色目の色層形成領域１２ａ上に１色目の色層１３ａを形成する。次に、２色目のカラーフィルタ材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により２色目の色層形成領域１２ｂのみに色層を残し、他の領域のカラーフィルタ材料は現像除去することにより、図４（ｋ）に示すように２色目の色層形成領域１２ｂ上に２色目の色層１３ｂを形成する。さらに、３色目のカラーフィルタ材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術によりそれ以外の領域１２ｃのみに色層を残し、１色目の色層形成領域１２ａおよび２色目の色層形成領域１２ｂ上のカラーフィルタ材料は現像除去することにより、図４（ｌ）に示すように領域１２ｃ上に３色目の色層１２ｃを形成する。
【００５７】
さらに、カラーフィルタ上の基板全面にアクリル材を塗布し、図５（ｍ）のアクリル材塗布工程に示すようにアクリル材の表面を平坦化して保護膜７を形成する。このとき、必要に応じて保護膜７をエッチバックしてもよい。この保護膜７上にマイクロレンズ材料を塗布して、フォトリソグラフィー技術により図５（ｎ）のマイクロレンズ形成工程に示すように、カラーフィルタ上に保護膜７を介してマイクロレンズ８を形成する。このマイクロレンズ８は、受光領域に光を集光するために凸レンズ形状とされ、各受光領域に対応するようにそれぞれ設けられている。
【００５８】
以上のようにして、本実施形態の固体撮像装置１０が作製される。
【００５９】
本実施形態の固体撮像装置１０は、図５（ｎ）に示すように、マトリクス状に形成された複数の受光領域（受光部、光電変換部）を有する固体撮像素子が形成された半導体基板上にアクリル材で構成された下地層（平坦化膜５）が設けられ、さらにその上に、各受光領域のそれぞれに対応するように位置したカラーフィルタの各色層１３ａ〜１３ｃが設けられ、この下地層（平坦化膜５）には、各色層１３ａ〜１３ｃ毎の最適厚みに応じた段差がエッチングにより設けられて、各色層１３ａ〜１３ｃの表面が面一になっている。これらの各色層１３ａ〜１３ｃの上方には、該各色層１３ａ〜１３ｃ毎に対応するようにマイクロレンズ８がそれぞれ設けられ、その下方には、該各色層１３ａ〜１３ｃ毎に対応するように層内マイクロレンズ４がそれそれ設けられている。
【００６０】
以上により、本実施形態によれば、平坦化膜５ａの表面がカラーフィルタの各色に対応する領域毎に所望の深さだけエッチングされて段差が設けられているため、その上に形成されるカラーフィルタの各色層１３ａ〜１３ｃの上部表面を３色共同じ高さの面一に揃えて段差無く平坦化することができる。さらに、カラーフィルタの各色層１３ａ〜１３ｃを最適膜厚（最適な色の濃さが得られる膜厚）とすることができるため、画素特性を安定化させることができる。
【００６１】
なお、本実施形態ではＣＣＤを例に挙げて説明したが、本発明はＣＣＤに限定されるものではなく、ＣＭＯＳイメージャーやＣＳＤなどの固体撮像装置全般に適用することが可能である。
【００６２】
また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラおよびカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に、上記実施形態に対応した固体撮像装置を適用することができる。このように、本発明の電子情報機器は、各種カメラやカメラ付き携帯電話装置などにも適用され、上記実施形態に対応した固体撮像装置と、この固体撮像装置からの出力画像信号を表示用、記憶用および通信用に信号処理可能とする信号処理部と、この信号処理部で信号処理された画像信号に基づいて表示が可能とされる表示部と、この信号処理部で信号処理された画像信号を記憶可能とする記憶部と、この信号処理部で信号処理された画像信号を通信可能とする通信部とを有している。
【００６３】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。  
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージャーおよびＣＳＤなどの固体撮像装置において、平坦化膜をカラーフィルタの各色に対応する領域毎に所望の深さだけエッチングして段差を設け、その上にカラーフィルタの各色層を形成することによって、各色層の最適膜厚を保持しつつ、カラーフィルタの上部表面を揃えて平坦化することができる。これにより、カラーフィルタの上部にマイクロレンズが形成された固体撮像装置において、セルサイズの微細化に伴って、マイクロレンズの位置ずれなどが生じても、レンズを通過した光が集光される過程で、隣接する画素のカラーフィルタを通過する可能性が低くなり、色シェーディング不良に対するマージンを広げることができる。さらに、各カラーフィルタの色層は、最適膜厚が保持されているため、各色に対する要求値を満たして、画素特性を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法（その１）について説明するための要部断面図である。
【図２】（ｄ）および（ｅ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法（その２）について説明するための要部断面図である。
【図３】（ｆ）〜（ｉ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法（その３）について説明するための要部断面図である。
【図４】（ｊ）〜（ｌ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法（その４）について説明するための要部断面図である。
【図５】（ｍ）および（ｎ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法（その５）について説明するための要部断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、従来の固体撮像装置の製造方法（その１）について説明するための要部断面図である。
【図７】（ｄ）および（ｅ）は、従来の固体撮像装置の製造方法（その２）について説明するための要部断面図である。
【図８】（ｆ）〜（ｈ）は、従来の固体撮像装置の製造方法（その３）について説明するための要部断面図である。
【図９】（ｉ）〜（ｋ）は、従来の固体撮像装置の製造方法（その４）について説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ウェハ基板
２  ＳｉＯ２膜
３  トランジスタ
３ａ ポリシリコン膜
３ｂ  Ａｌ膜（アルミニュウム膜）
４  層内マイクロレンズ
５  平坦化膜
５ａ  アクリル材
７  保護膜
８  マイクロレンズ
１１ａ、１１ｂ フォトレジストマスク
１２ａ １色目の色層形成領域
１２ｂ ２色目の色層形成領域
１３ａ〜１３ｃ カラーフィルタの色層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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